光刻膠的曝光機(jī)理很復(fù)雜。Ober課題組和Giannelis課題組指出，其中起主導(dǎo)作用的應(yīng)為配體交換過程。若體系內(nèi)有光致產(chǎn)酸劑或光自由基引發(fā)劑，它們在受到光照后形成新的配體，與金屬納米顆粒表面的配體交換；若不加入光敏劑，光照后納米顆粒殼層的少量羧酸基團(tuán)會與納米顆粒解離，從而改變金屬氧化物電荷，使雙電層變寬，促使納米顆粒的聚集。但美國德克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯分校的Mattson等通過原位紅外光譜、X射線光電子能譜和密度泛函計算等手段發(fā)現(xiàn)，溶解度轉(zhuǎn)變過程主要是由于配體發(fā)生了自由基引發(fā)的不飽和碳-碳雙鍵交聯(lián)反應(yīng)導(dǎo)致的。此類光刻膠的反應(yīng)機(jī)理還有待進(jìn)一步研究。以分子玻璃為成膜樹脂制備的光刻膠能夠獲得較高的分辨率和較低粗糙度的圖形。華東光交聯(lián)型光刻膠顯示面板材料

2008年起，日本大阪府立大學(xué)的Okamura課題組利用聚對羥基苯乙烯衍生物來構(gòu)造非化學(xué)放大型光刻膠。他們制備了對羥基苯乙烯單元和含有光敏基團(tuán)的對磺酰胺苯乙烯單元的共聚物，作為光刻膠的主體材料。光照下，光敏劑產(chǎn)生自由基，使對羥基苯乙烯鏈之間發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，可作為EUV負(fù)性光刻膠使用。隨后，他們又在對羥基苯乙烯高分子上修飾烯烴或炔烴基團(tuán)，體系中加入多巰基化合物作為交聯(lián)劑，以及光照下可以產(chǎn)生自由基的引發(fā)劑，構(gòu)建了光引發(fā)硫醇-烯烴加成反應(yīng)體系，該體系同樣可以作為EUV負(fù)性光刻膠使用。值得指出的是，上述工作使用的對羥基苯乙烯衍生物的分子量均比較小，有助于提高光刻膠的分辨率。由于均為自由基反應(yīng)，光刻過程的產(chǎn)氣量也明顯小于一般的光刻膠體系。蘇州KrF光刻膠單體產(chǎn)品純度、金屬離子雜質(zhì)控制等也是光刻膠生產(chǎn)工藝中需面臨的技術(shù)難關(guān)，光刻膠純度不足會導(dǎo)致芯片良率下降。

KrF光刻時期，與ESCAP同期發(fā)展起來的還有具有低活化能的酸致脫保護(hù)基團(tuán)的光刻膠，業(yè)界通稱低活化能膠或低溫膠。與ESCAP相比，低活化能膠無需高溫后烘，曝光能量寬裕度較高，起初由日本的和光公司和信越公司開發(fā)，1993年，IBM公司的Lee等也研發(fā)了相同機(jī)理的光刻膠KRS系列，商品化版本由日本的JSR公司生產(chǎn)。其結(jié)構(gòu)通常為縮醛基團(tuán)部分保護(hù)的對羥基苯乙烯，反應(yīng)機(jī)理如圖12所示。2004年，IBM公司的Wallraff等利用電子束光刻比較了KRS光刻膠和ESCAP在50nm線寬以下的光刻性能，預(yù)示了其在EUV光刻中應(yīng)用的可能性。

靈敏度即光刻膠上產(chǎn)生一個良好的圖形所需一定波長光的較小能量值（或較小曝光量）。單位：毫焦/平方厘米或mJ/cm2。光刻膠的敏感性對于波長更短的深紫外光（DUV）、極深紫外光（EUV）等尤為重要 。負(fù)膠通常需5~15 s時間曝光，正膠較慢，其曝光時間為負(fù)膠的3~4倍 。靈敏度反映了光刻膠材料對某種波長的光的反應(yīng)程度。不同的光刻膠對于不同的波長的光是有選擇性的。比如248 nm波長光刻膠的成膜樹脂中存在苯環(huán)結(jié)構(gòu)，對193 nm波長的光具有很強(qiáng)的吸收作用，即對193 nm波長的光是不透明的，因此193 nm光刻膠必須改變樹脂主體。同時，高的產(chǎn)出要求短的曝光時間，對光刻膠的靈敏度要求也越來越高。通常以曝光劑量作為衡量光刻膠靈敏度的指標(biāo)，曝光劑量值越小，光刻膠的靈敏度越高。i線光刻膠材料曝光劑量在數(shù)百mJ/cm2左右，而KrF和ArF的光刻膠材料，其曝光劑量則在30和20 mJ/cm2左右 。靈敏度可以體現(xiàn)于光刻膠的對比度曲線上。光刻膠是一大類具有光敏化學(xué)作用的高分子聚合物材料，是轉(zhuǎn)移紫外曝光或電子束曝照圖案的媒介。

盡管HSQ可以實現(xiàn)較好的EUV光刻圖案，且具有較高的抗刻蝕性能，但HSQ較低的靈敏度無法滿足EUV光刻的需求，且價格非常昂貴，難以用于商用的EUV光刻工藝中。另外，盡管HSQ中Si含量很高，但由于O含量也很高，所以HSQ并未展現(xiàn)含Si光刻膠對EUV光透光性的優(yōu)勢，未能呈現(xiàn)較高的對比度。因此，研發(fā)人員將目光轉(zhuǎn)向側(cè)基修飾的高分子光刻膠。使用含硅、含硼單元代替高分子光刻膠原本的功能性含氧側(cè)基，既可有效降低光刻膠對EUV光的吸收，又有助于提高對比度，也可提高抗刻蝕性。光刻膠達(dá)到下游客戶要求的技術(shù)指標(biāo)后，還需要進(jìn)行較長時間驗證測試（1-3 年）。普陀KrF光刻膠

光刻膠下游為印刷電路板、顯示面板和電子芯片，廣泛應(yīng)用于消費電子、航空航天等領(lǐng)域。華東光交聯(lián)型光刻膠顯示面板材料

無論是高分子型光刻膠，還是單分子樹脂型光刻膠，都難以解決EUV光吸收和抗刻蝕性兩大難題。光刻膠對EUV吸收能力的要求曾隨著EUV光刻技術(shù)的進(jìn)展而發(fā)生改變，而由于EUV光的吸收只與原子有關(guān)，因而無論是要透過性更好，還是要吸收更強(qiáng)，只通過純有機(jī)物的分子設(shè)計是不夠的。若想降低吸收，則需引入低吸收原子；若想提高吸收，則需引入高吸收原子。此外，由于EUV光刻膠膜越來越薄，對光刻膠的抗刻蝕能力要求也越來越高，而無機(jī)原子的引入可以增強(qiáng)光刻膠的抗刻蝕能力。于是針對EUV光刻，研發(fā)人員設(shè)計并制備了一大批有機(jī)-無機(jī)雜化型光刻膠。這類光刻膠既保留了高分子及單分子樹脂光刻膠的設(shè)計靈活性和較好的成膜性，又可以調(diào)節(jié)光刻膠的EUV吸收能力，增強(qiáng)抗刻蝕性。華東光交聯(lián)型光刻膠顯示面板材料

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